Холодная сварка преимущества и недостатки

Обновлено: 27.09.2024

Современные клеи могут прекрасно работать в самых экстремальных условиях эксплуатации. Некоторые средства способны даже соединять металлические изделия, заполнять трещины и сколы. Например, холодная сварка для металла находит применение в быту и промышленности, позволяя проводить ремонт любой сложности.

Особенности, преимущества и недостатки холодной сварки
Разновидности сварки
Технические характеристики и состав
Производители
Область использования сварки
Критерии выбора холодной сварки
Температурный режим
Герметики
Составы для автомобилей
Значение наполнения
Инструкция по использованию
Главные правила работы
Меры предосторожности

Особенности, преимущества и недостатки холодной сварки

Холодной сваркой называют двухкомпонентные клеи на основе эпоксидной смолы. До смешивания составляющих средство может храниться длительно, но после соединения основы и отвердителя сразу начинается химическая реакция, и, буквально за 10-20 минут, масса затвердевает. Клей способен разрушать оксидную пленку, которая присутствует на поверхности металла, поэтому детали надежно состыкуются между собой с формированием новых межмолекулярных связей.

Метод химической сварки эффективен там, где обычная сварка по ряду причин затруднена. Он подходит не только для черных металлов, но и для цветных (алюминий, медь, сплавы), пластика. Данный способ идеален для поверхностей, чувствительных к нагреванию, ведь он не требует использования аргона. Также холодная сварка пригодится при работе в опасных условиях, где высок риск взрыва, пожара.

Особенности и преимущества холодной сварки таковы:

быстрота действий, отсутствие необходимости в навыках, специальных знаниях, применении оборудования;
доступность составов по наличию в магазинах и цене;
отсутствие деформации деталей, полное сохранение исходных свойств металла;
надежность сварного шва, его эстетичный внешний вид.

Технология холодного сваривания металлов исключает появление отходов, безопасна, а после высыхания сварной шов абсолютно безвреден для здоровья. Но минусы у методики тоже есть. Срок эксплуатации отремонтированных изделий все-таки ниже, чем у тех, что были сварены горячим способом. Холодной сваркой не получится надежно заделать крупные дефекты, она может послужить лишь мерой экстренной помощи. Качество сцепления деталей резко ухудшится без правильно проведенной подготовки – очищения, обезжиривания.

Разновидности сварки

Холодная сварка может проводиться разными способами в зависимости от типа рабочей поверхности, положения будущего шва. Вот основные разновидности сварки:

Точечная – соединение формируется путем выборочного давления на поверхность. Между точками соблюдается определенный интервал.
Шовная – в результате фиксации деталей создается сплошной шов. Способ годится для склеивания корпусов устройств, оборудования, герметичных емкостей.
Стыковая – ее можно применять для производства колец, стыкования проводов.
Тавровая – позволяет приклеивать детали, расположенные под прямым углом.
Сварка сдвигом – помогает получить надежный сплошной шов, отличающийся герметичностью. Метод предпочтительно использовать для трубопровода, отопительных систем.

Также средства для холодной сварки различаются по консистенции. Они бывают густыми, на вид напоминающими пластилин, состоят из двух брусков. Технология применения основана на смешивании компонентов, в результате чего формируется клейкая масса. Второй вариант холодной сварки – жидкие средства, для их подготовки к работе перемешиваются два текучих вещества – смола и отвердитель. В быту намного удобнее пользоваться пластилинообразными средствами.

Есть еще одна классификация, согласно которой сварка различается по предназначению и техническим характеристикам:

водостойкая – может использоваться для ремонта сантехники, труб, не портится от контакта с водой (некоторые составы заклеивают дефекты прямо в воде);
автомобильная – такой материал содержит мелкий металлический наполнитель и предназначен для ремонта транспортных средств (бампера, разных систем и элементов салона);
универсальная – данным средством можно клеить практически все типы поверхностей, даже деревянные, полимерные, по пользовательским запросам этот продукт самый популярный;
высокотемпературная – средство является термостойким, позволяет отремонтированным изделиям работать при экстремально высоких температурах (до +1300 градусов);
с высокими показателями адгезии – продукт содержит чугунную крошку или иные современные наполнители, серьезно повышающие качество сцепления.

Технические характеристики и состав

Любая холодная сварка производится в соответствии с техническими стандартами и требованиями. Основным компонентом ее является полимерное вещество – эпоксидная смола, которая обеспечивает связывание материалов между собой. За прочность связей отвечает железная, алюминиевая, чугунная пыль, она же делает средство стойким к действию температур (высоких и низких). Прочие добавки вводятся в состав производителем в зависимости от рецептуры, это могут быть сера, иные минеральные вещества.

Средние технические параметры сварки таковы:

первичная сушка – 5-20 минут;
окончательная сушка – 3-24 часа;
температура эксплуатации – до +130…+1316 градусов.

Многие материалы выдерживают довольно большое усилие на разрыв (до 9,5-10,5 мПа), на сдвиг (438 Н и выше). Большинство сварок надежно противостоят усилию на срез (средний показатель – 4,04 мПа).

Производители

Отечественные марки сварки по качеству не уступают импортным, хотя цена их на порядок ниже. Отлично зарекомендовали себя средства компаний Алмаз, Полимет. Из зарубежных марок популярны такие:

Быстрая сталь Hi-Gear – подходит для черных и цветных металлов, камня, пластика, стойка к физическому и химическому воздействию;
Момент Супер-Эпокси Henkel – сохраняет свойства до +260 градусов, годится для всех материалов;
Poxipol Холодная сварка – создает очень прочный шов, который невозможно разорвать, является влагостойкой;
Wurth Liuguid Metal – абсолютно негорючее средство, устойчивое к любым агрессивным веществам;
Mastix – подходит даже для труб под давлением, батарей и радиаторов, легко заделывает любые дефекты.

Область использования сварки

В инструкции по применению обычно указывается сфера, где можно эксплуатировать конкретный состав. Сварки, предназначенные для металла, прекрасно подходят для всех типов металлических изделий, в том числе:

для находящихся под напряжением (блоки питания, провода, прочие детали);
контактирующих с жидкостями (водой, щелочами, маслами, например, радиаторы или бензобаки авто).

Наиболее широко применяется сварка в ремонте автомобилей, иных транспортных средств, для сантехники (системы отопления, канализации, водоснабжения). Также материал популярен в быту, ремонте приборов и оборудования, электронных устройств и техники. Благодаря универсальности, средства для металла подойдут также для восстановления и склеивания ковролина и линолеума, керамических, стеклянных и пластиковых изделий.

Критерии выбора холодной сварки

Первое, на что обращают внимание – подходит ли материал по области применения. Для ремонта сложных металлических конструкций и подверженных вибрации стыков нужно использовать лишь средства, имеющие усилители адгезии в составе. Есть и иные параметры, которые изучают при покупке холодной сварки.

Температурный режим

Какую температуру выдерживает сварка, зависит от ее состава и особенностей производства. Повышение температур до +130 градусов отлично переносит большинство продуктов. У недорогих составов максимальный порог эксплуатации составит +260…+275 градусов, о чем всегда указано на упаковке. Но даже такие температуры средство перенесет лишь при строгом соблюдении технологии склеивания, иначе порог снижается.

Для особых случаев (для поверхностей, подверженных действию нагрева и открытого огня) реализуются специальные жаростойкие составы. Они выдерживают до +1316 градусов и сохраняют высокую прочность на разрыв. Одной из лучших термостойких сварок можно назвать Термо от Kerry, она применяется для ремонта глушителей и может работать при -60…+900 градусах.

Герметики

Если необходимо герметизировать сварной шов, следует выбирать состав со свойствами герметика. Обычно подобными сварками пользуются для ремонта сантехники и отопления, многие из них применяются под водой для экстренного устранения протечки. Высоких требований на разрыв к таким средствам не предъявляют, основное их свойство – служить герметиком при появления дефекта.

Составы для автомобилей

Автомобильная холодная сварка должна соответствовать ряду характеристик по стойкости:

к перепадам температур;
к вибрации;
к действию агрессивной химии, окислителей.

Прочность на отрыв у таких материалов высока, а по герметичности технические характеристики средние, как и по водостойкости. Форма выпуска обычно пластилинообразная, ведь из сварки порой приходится буквально вылепливать заплатки, заклепки, даже подобие болтов, на которых затем можно выполнять резьбу. Иногда автомобильными сварками пользуются как шпаклевкой для ремонта бампера, но чаще они служат временным средством для заделки испорченного радиатора, глушителя, бензобака.

Значение наполнения

Чтобы качественно заклеить металл, в составе сварки обязан присутствовать металлический наполнитель – именно он делает сварной шов таким же крепким, как основное изделие. Идеально, если он идентичен материалу самой детали. Когда такого продукта в продаже нет, можно взять тот, где наполнитель более мощный (например, для заклеивания стали подойдет чугунный порошок).

Инструкция по использованию

Перед началом работы нужно качественно очистить склеиваемые детали. Для этого надо снять все нефиксированные элементы, удалить жир и любые загрязнения, убрать даже мельчайшие частички пыли. Обычно для этой цели моют деталь, производят шлифование и протирают спиртом, ацетоном. Удаление ржавчины – также обязательный процесс, для которого можно применять шлифмашинку. Если проводится ремонт бензобака, все его содержимое сливают, обезжиривают место повреждения уайт-спиритом.

Далее порядок работ такой:

Перемешать средство для сварки. Если оно в форме пластилина, отрезать нужный по размеру кусочек строго перпендикулярно, тщательно размять компоненты. В некоторых составах ингредиенты сами перемешиваются при прохождении через дозатор.
Готовый состав быстро распределить по поверхности дефекта или соединяемых деталей. При наличии крупного отверстия рекомендуется наложить металлическую заплатку.
Детали прижать друг к другу, либо рукой в перчатке хорошо придавить сформированную эпоксидную заплатку. Нужно заранее уточнить, сколько сохнет данный состав, и работать как можно быстрее.
Некоторые производители рекомендуют сразу, как материал стал засыхать, обработать его наждачкой для придания гладкости. Другие советуют выждать время до полного застывания клея – от 1-2 часов до суток. Лучше не приступать к сверлению, иной обработке раньше, чем через час после нанесения состава на металл.

Главные правила работы

Нельзя смешивать жидкие двухкомпонентные средства прямо на рабочей поверхности. Для этой цели потребуется отдельная емкость, которая затем не будет контактировать с пищей. Чтобы не испортить лишний материал, нужно сразу отрезать кусочек необходимого размера, а остаток плотно закрыть и убрать в прохладное помещение. Для достижения отличной адгезии сварки с поверхностью нельзя игнорировать качественную подготовку и, особенно, обезжиривание основания.

Случается, что старый сварной шов приходится удалять, чтобы наложить новый. Очищать детали лучше механически — при помощи зубила, напильника. Далее нужно хорошо обработать поверхность ацетоном или уайт-спиритом, затем нанести свежий слой сварки.

Меры предосторожности

Средства для химической сварки способны раздражать кожу, слизистые оболочки. Если продукт попал на кожу, в глаза, их сразу тщательно промывают, причем в последнем случае стоит сразу обратиться к врачу. Сварку нужно держать подальше от детей, домашних животных – при случайном проглатывании высок риск отравления! Работать с материалом нужно при наличии вентиляции, при этом обязательно использовать респиратор для защиты от вредных испарений. Соединить холодной сваркой можно практически любые детали из металла. Шов будет прочным и надежным, но только – при соблюдении инструкции к средству!

Холодная сварка для металла: марки, виды и инструкция по применению Холодная сварка для металла: марки, виды и инструкция по применению

Преимущества и недостатки холодной сварки

Как и любой другой способ сварки, холодная сварка имеет свои преимущества и недостатки.

Преимущества холодной сварки

Холодная сварка металлов обладает рядом преимуществ, которые заметно отличают ее от всех остальных видов сварки.

Наиболее важным и отличительным преимуществом холодной сварки является отсутствие нагрева соединяемых металлов, что позволяет:

сваривать термически разупрочняемые металлы без снижения механических свойств металла вблизи зоны сварного шва;
сваривать электрические провода, имеющие изоляционные покрытия, либо без удаления последних (в случае эмалированных покрытий), либо при удалении на небольшом участке длины провода (в других случаях);
вести процесс сварки в огне- и взрывоопасных средах;
герметизировать корпуса приборов, банки, контейнеры, ампулы и другие емкости, нагрев которых недопустим.

Другими достоинствами холодной сварки являются малая энергоемкость процесса, гигиеничность, высокая производительность, простота процесса и оборудования, возможность механизации и автоматизации процесса.

Оборудование для холодной сварки значительно проще в эксплуатации любых машин и установок для дуговой, контактной, электронно-лучевой, плазменной, лазерной и других видов сварки.

Как показал многолетний опыт внедрения холодной сварки, ее успешно осуществляют операторы - сварщики невысокой квалификации. По сравнению со всеми остальными видами сварки, а также пайкой холодная сварка наиболее экономичная. При ее осуществлении отсутствуют газовые выделения, брызги расплавленного металла, световое излучение, шум. Качество сварки не зависит от скорости приложения внешнего усилия, поэтому процесс можно вести быстро. Это открывает возможности создания высокопроизводительного оборудования. Основные параметры холодной сварки легко программируются, что позволяет создавать машины - полуавтоматы и автоматы, пригодные для работы в автоматических линиях. Прочность зоны сварного соединения увеличивается за счет наклепа металла в процессе пластической деформации. Например, при стыковой сварке прочность доброкачественно сваренного стыка при растяжении всегда выше прочности основного металла.

Переходное электрическое сопротивление в соединении практически отсутствует, что обеспечивает стойкость и надежность контакта между сваренными металлами.

При холодной сварке надежно соединяют разноименные металлы, например алюминий с медью, без образования в стыке хрупкой интерметаллидной прослойки, присущей соединениям этих металлов, полученных сваркой с нагревом. Замена одних деталей, подлежащих холодной сварке, другими требует, как правило, переналадки оборудования и замены оснастки.

В связи с указанными особенностями холодную сварку наиболее рационально применять в крупносерийном или массовом производстве однотипных деталей.

Недостатки холодной сварки

Основным недостатком холодной сварки является большая вынужденная деформация свариваемых деталей, достигающая для пластичных материалов 60-70 %.

В условиях холодной сварки металл сварного соединения деформационно упрочнен, а вынужденная пластическая деформация в зависимости от подготовки поверхностей находится в пределах 50-80 %. Для снижения вынужденной деформации при холодной сварке используют несколько приемов:

повышают класс точности сопрягаемых поверхностей и чистоту обработки вплоть до полировки;
применяют предварительный подогрев деталей до 300°С или нагрев сжимающих пуансонов до 400°С;
повышают интенсивность сжатия вплоть до ударной нагрузки;
применяют схемы предварительного обжатия детали вокруг силового пуансона что позволяет довести вынужденную деформацию до 10 %;
применяют промежуточные пластичные прослойки толщиной 2-5 мм, что позволяет сваривать непластичные материалы стыковой сваркой;
производят сварку в вакууме.

Также к недостаткам холодной сварки стоит отнести ограничение в форме и размерах деталей, небольшой диапазон свариваемых металлов, малая универсальность оборудования.

Холодная сварка

Сейчас на рынке представлено множество клеевых смесей и клеевых стержней под общим торговым названием "Холодная сварка" или "Быстрая сталь". На самом деле никакого отношения к сварке они не имеют потому что:

Холодная сварка сварка давлением при значительной пластической деформации без внешнего нагрева соединяемых частей

Это не холодная сварка т.к. не происходит пластической деформации соединяемых деталей.

Холодная сварка металлов – никакого волшебства!

Холодной сваркой называется соединение металлов в твердой фазе, достигаемое совместным пластическим деформированием соединяемых элементов без применения нагрева. Процесс осуществляется на воздухе при комнатной температуре, которая для большинства материалов ниже температуры рекристаллизации (чаще всего – путем приложения давления). Поэтому в ГОСТ 2601 данный способ имеет следующее определение:

ВНИМАНИЕ! Если вы искали клей "холодная сварка" см. статью "Холодная сварка" – клей, но не сварка

Холодная сварка невозможна без качественно подготовленной поверхности

В соответствии с главной особенностью холодной сварки со свариваемых поверхностей в первую очередь необходимо удалить органические пленки.

Применяют следующие способы подготовки поверхностей:

Холодная сварка - один из видов сварки в твердой фазе со значительной объемной статической деформацией без применения нагрева. Сварка осуществляется на воздухе при комнатной температуре, которая для большинства металлов ниже температуры рекристаллизации. При холодной сварке соединения металлов происходит в твердом состоянии вследствие образования металлических связей на чистых свариваемых поверхностях при их совместном пластическом деформировании.

Холодная газовая сварка чугуна

Холодная газовая сварка чугуна используется если при нагревании и охлаждении детали свободно сжимаются и расширяются, не вызывая больших остаточных напряжений, в этом случае мощность пламени горелки должна быть максимально возможной. Технологический процесс газовой сварки без предварительного нагрева почти аналогичен процессу горячей газовой сварки, однако имеет и свои особенности.

Где применяется холодная сварка?

Наиболее широко холодная сварка применяется в электротехнике. С ее помощью успешно заменяют медь алюминием в качестве токопроводящего материала с обеспечением надежных контактных соединений. Холодная сварка обеспечивает безотходное изготовление обмоток электрических машин и трансформаторов. Холодной сваркой можно создавать новые конструкции электротехнических изделий, масса которых значительно меньше аналогов (охладители полупроводниковых приборов, силовые конденсаторы, распределительные устройства).

Холодная стыковая сварка

Холодная стыковая сварка - это способ соединения расположенных соосно и закрепленных с вылетом в специальных зажимах деталей посредством деформации (осадки) их свободных концов под действием приложенного осевого усилия с образованием прочного сварного стыка.

Точечная холодная сварка

Точечная холодная сварка применяется для соединения внахлестку листовых материалов. Сварной шов (сварная точка) получается в результате вдавливания пуансонов в заготовки. Соединение образуется в результате значительной деформации металла, поэтому оно упрочнено по отношению к основному металлу деталей.

Холодная шовная сварка

Холодная шовная сварка - способ соединения деталей посредством вдавливания рабочих выступов вращающихся роликов или же пуансонов с кольцевыми рабочими выступами (подобных пуансонам для холодной точечной сварки) на глубину, при которой вследствие деформации образуется линейный или кольцевой сварной шов.

Содержание

Холодная сварка металлов – экскурс в историю

Холодная сварка металлов известна с древних времен. Как показывают археологические исследования и исторические хроники – "Колосс Родосский" был снаружи покрыт тонкими медными листами, которые были соединены между собой с использованием холодной сварки. То есть данная технология была применена и при создании шедевров античного периода.

В Национальном музее в Дублине (Ирландия) хранятся золотые коробочки, которые по заключению экспертов, изготовлены в эпоху поздней бронзы с применением данного способа.

В 1724 году священником Дезагюлье (J. L. Desaguliers) был представлен способ соединения свинца с помощью холодной сварки. Опыт заключался в том, что два свинцовых шарика диаметром около 25 мм сдавливали вместе и вращали, в результате они соединялись. Последующие попытки разорвать данное соединение и измерить величину разрыва с помощь весов показали, что прочность соединения некоторых образцов оказалось ничем не хуже основного металла. Результаты данных опытов были опубликованы в научных журналах.

На данный способ получения соединения впервые всерьез посмотрели в 1940-х годах, именно в это время ученые обнаружили странный эффект взаимодействия нескольких кусков одного и того же металла в абсолютном вакууме – при наличии чистых плоских граней они притягиваются.

Начиная со второй половины 1940-х годов она начала применяться в промышленно развитых странах: в 1947 - 1948 гг. появилась в США, а в 1949 г. началось использование и в СССР.

В настоящее время она успешно применяется для соединения изделий из пластичных металлов, таких как медь, алюминий, свинец, олово, никель и др.

Что такое холодная сварка?

Холодная сварка – процесс, при котором происходит соединение двух твердых тел без нагрева свариваемых деталей на стыке соединения. Отличительной особенностью холодной сварки металлов является отсутствие фазы расплавления.

На первый взгляд, холодная сварка может показаться волшебством. Многие люди не могут понять, как может производится процесс соединения без нагрева, электрического тока или специальных растворов. Если посмотреть видео – у многих возникает мысль: "Это что-то магическое". На самом деле никакой магии нет.

Метод холодной сварки основан на использовании пластической деформации, с помощью которой разрушают на свариваемых поверхностях хрупкую пленку окислов. В настоящее время известно, что сила сцепления от контакта может быть значительно увеличена благодаря сильному сжатию деталей между собой, увеличению времени контакта, повышению температуры деталей, а также от комбинирования вышеперечисленных факторов.

Основная трудность подготовки поверхности деталей заключается в тщательном удалении с нее органических и окисных пленок. Органические пленки – это тонкие пленки масел, жирных кислот и парафинов, покрывающие свариваемые поверхности. Препятствуют сцеплению также пленки адсорбированных на поверхности газов.

При контакте с кислородом или другими реактивными веществами происходит образование поверхностных слоев, которые в значительной мере или полностью исключают вероятность возникновения эффекта холодной сварки. Ведь именно образующаяся из-за содержания кислорода в воздухе на поверхности металла оксидная пленка не дает соединиться свариваемым деталям в нормальных условиях. Кстати, даже при помещении в вакуум оксидная пленка не исчезает, то есть поверхность металла требует дополнительной очистки.

Золотые самородки в природе образуются благодаря методу холодной сварки, а происходит это потому, что у золота попросту нет оксидной пленки, как всем известно – золото не окисляется.
При возникновении механических проблем на первых моделях искусственных спутников Земли все списывалось именно на эффект холодной сварки. Однако позже было доказано, что причиной возникновения проблем стали простые недоработки в конструкции, а возникновение данного эффекта на орбите до сих пор не подтверждено (конечно же, кроме случаев, когда в определенных экспериментах он вызывался человеком преднамеренно).

При холодной сварке металлы соединяются благодаря совместному пластическому деформированию по поверхности их взаимного контакта. Образование цельнометаллического соединения происходит за счет возникновения металлических связей между соединяемыми металлами. Эти связи возникают между атомами при сближении поверхностей соединяемых материалов в результате образования общего электронного облака, взаимодействующего с ионизированными атомами обеих металлических поверхностей. Сварное соединение образуется только путем деформации, без нагрева извне. Это обстоятельство позволяет сваривать термически разупрочняемые материалы без нарушения их физических свойств. Отсутствие нагрева исключает опасность образования хрупких интерметаллических прослоек в зоне контакта разнородных металлов (например, алюминия и меди). Холодную сварку можно выполнять во взрывоопасной среде, возможна герметизация объектов, нагрев которых недопустим (это широко используют в промышленности).

В реальных условиях нет идеально чистых и гладких металлических поверхностей. На них имеются неровности, выступы, окисные, адсорбированные пленки, органические пленки, которые препятствуют сближению поверхностей на расстояния действия межатомных сил. Поэтому получение сварного соединения возможно только при значительных пластических деформациях, приводящих к сминанию выступов, разрушению и раздроблению поверхностных слоев и их удалению из зоны сварного соединения вследствие пластического течения. В результате в контакт вступают по всей свариваемой поверхности чистые слои металла, между которыми образуется металлическая связь.

Исследования показали, что даже у самых гладких поверхностей металлических деталей есть шероховатости, и именно эти высокие точки прикасаются к противоположной детали. В процессе образования сварного шва фактически участвуют лишь несколько тысячных долей процента площади поверхности детали, но этих микроскопических участков вполне достаточно для создания мощных молекулярных соединений. Так что при соблюдении необходимых показателей гладкости свариваемых поверхностей деталей между точками соприкосновения создается мощнейшая связывающая сила.

Снижение прочности сварного соединения за счет уменьшения толщины металла в месте соединения до известной степени компенсируется повышением прочности деформированного металла, получающего наклеп. Например, предел прочности технически чистого алюминия в зоне максимальной деформации возрастает примерно в два раза.

Виды материалов пригодных к свариванию

Применение холодной сварки ограничивается физическими свойствами материалов и пригодна для различных металлов и их сплавов, достаточно пластичных при комнатной температуре:

алюминий
медь
кадмий
никель
свинец
олово
цинк
титан
серебро
индий
золото
платина и др.

Пластичность соединяемых материалов может быть повышена подогревом до соответствующей температуры. Так, например, высокопрочные алюминиевые сплавы при температуре 300-350°С свариваются за счет соответственно направленной пластической деформации подобно чистому алюминию при комнатной температуре.

Если на металл нанести твердые пленки электролитическим способом, например на медь пленку твердого никеля, или принять меры к предотвращению загрязнения, выполняя холодную сварку сразу же после окончания обработки механической щеткой, то в этих случаях связь происходит при значительно меньших деформациях.

Свариваемость при данном способе может быть оценена максимальной остающейся толщиной металла в месте соединения, выраженной в процентах по отношению к первоначальной толщине детали до сварки.

Параметры режимов холодной сварки

Основной параметр, определяющий процесс – величина деформации в месте соединения, которая зависит от свойств металла, его толщины, типа соединения и способов подготовки поверхностей.

Основными параметрами режима холодной сварки являются:

удельное давление
глубина вдавливания пуансона
величина вылета деталей из цанг (при стыковом способе)
диаметр пуансона
степень деформации

Величина удельного давления выбирается в зависимости от физико-механических свойств свариваемых материалов. Рекомендуемое удельное давление при стыковой холодной сварке:

алюминиевых деталей: 180-250 кг/мм 2
медных деталей: 650-800 кг/мм 2
для разнородных металлов, например, алюминий – медь: 500-650 кг/мм 2

Усилие зажатия образцов в зажимах с насечкой должно превышать усилие осадки для алюминия более чем на 50%, а для меди – более чем на 80%

Зависимость деформации от свойств

Металл	Относительная глубина вдавливания пуансона, %
Алюминий	55 – 60
Алюминиевые сплавы	75 – 80
Медь	85 – 90
Олово	85 – 88
Титан	70 – 75
Серебро	82 – 86
Армко-железо	85 – 92
Свинец	80 – 85
Никель	85 – 90
Индий	10 – 15

Величина вылета стержня составляет:

для алюминия 1-1,2 диаметра стержня
для меди 1,25-1,5 диаметра стержня
для разнородных металлов алюминий – медь: вылет медного стержня должен быть на 30-40% больше, чем алюминиевого

Степень необходимой деформации при холодной сварке разнородных материалов определяется свойствами того из свариваемых металлов, при соединении которого требуется меньшая деформация. Этим пользуются при необходимости сварить малопластичные материалы, применяя прокладки из пластичных металлов.

Предварительные исследования свариваемости показывают следующие результаты:

Металл	Свариваемость в %
Алюминий особо чистый	40
Алюминий технически чистый	30
Дюралюминий	20
Кадмий	16
Свинец	16
Медь	14
Никель	11
Цинк	8
Серебро	6

Из этих данных видно, что наилучшие результаты холодной сварки дают алюминий и алюминиевые сплавы, удовлетворительные результаты дает медь. Довольно удовлетворительную свариваемость дает никель, имеющий высокую температуру плавления (1450°С).

Условия получения надежного сварного соединения

Надежное сварное соединение холодной сваркой может быть получено при соблюдении следующих условий:

тщательная подготовка поверхности свариваемых изделий. При точечном и роликовом способах поверхность рекомендуется зачистить механическими щетками, торцы деталей при стыковом способе для соединения проводов сравнительно небольшого диаметра – с помощью специальных ручных кусачек или механического ножа, а торцы деталей большого сечения подвергают механической обработке. При этом необходимо обеспечить параллельность свариваемых поверхностей обеих деталей и отсутствие на них жировых загрязнений;
одновременная пластическая деформация соединяемых деталей;
значительное и симметричное относительно центра зоны соединения растекание металла в плоскости соединения. Данное растекание вызывает разрушение оксидных или иных пленок, вытеснение их обломков из зоны соединения. Одновременно, растекание создает условия для интенсивного движения дислокаций с образованием активных центров на соединяемых поверхностях. Симметричное растекание необходимо для более полного удаления пленок из зоны сварного шва;
сжатие заготовок на заключительной стадии образования сварного соединения, что требует значительных давлений в зоне контакта;
очистка кромок соединяемых заготовок от загрязнений (промывка растворами, бензином, спиртом) и окисных пленок. Применение абразивного инструмента недопустимо, так как шаржированные в поверхность заготовок абразивные зерна затруднят получение сварного соединения;
предварительная подготовка поверхностей заготовок (шероховатость – Rz не более 10 мкм; неплоскостность поверхности не более 0,1 мм).

Виды холодной сварки

В зависимости от способа приложения давления и схемы деформации определяют следующие виды:

1 – пуансон; 2 – свариваемые детали; Р – усилие сжатия

1 – пуансоны; 2 – свариваемые детали; Р – усилие сжатия

Области применения холодной сварки металлов

Как мы уже писали в статье данным способом успешно соединяют металлы, обладающие хорошими пластическими свойствами. Этот способ нашел применение главным образом в приборостроении, для соединения алюминиевой оболочки кабелей, при изготовлении корпусов полупроводниковых приборов, при изготовлении бытовых приборов из алюминия – чайников, подставок, каркасов, в электромонтажном производстве для соединения проводов и шин внахлестку и встык при монтаже сетей связи, троллейбусных проводов, электропроводки в домах. В летательных аппаратах встык варят шпангоуты. В последнее время достигнуты успехи в соединении полупроводниковых материалов.

Одним из направлений применения данного способа является его сочетание с обработкой давлением: прокаткой, высадкой, штамповкой, вытяжкой и т.п. С помощью последней, например, получают биметаллические переходники из алюминия и коррозионно-стойкой стали, которые затем используются в бесфланцевых соединениях трубопроводов летательных аппаратов.

Последние исследования открывают широкие возможности применения в процессе производства на микроуровне и наноуровне. Кроме того, экономически оправдано её применение при соединении небольших деталей из мягких, пластичных металлов, а также тонких металлических пленок, использующих полимеры в качестве подложки.

Холодную точечную сварку можно выполнять на любых прессах: гидравлических, эксцентриковых и т. п. Если сваривается несколько точек за один ход пресса, то требуются прессы усилием 500-1000 кг. Для холодной сварки одной точки достаточно пресс усилием 50-100 кг.

В действительности, как видно на фото холодной сварки, это и не сварка вовсе, а способ получения неразъёмных соединений путём склеивания металлических деталей без их нагрева. С этой целью применяют специальный клей, который, застывая, образует шов, сходный со сварным металлическим.

Область применения холодной сварки – это следующие случаи:

Ситуация, когда существует вероятность, что металлоконструкция может претерпеть незначительную деформацию на участке шва.
Элементы, которые необходимо соединить, непростой геометрической формы.
Соединяемые детали имеют разную текстуру.

Классификация по консистенции: сухая и жидкая сварка

При выборе материала ориентируются не только на состав, но и на способ соединения компонентов. По такой классификации сварка может быть жидкой, сухой или пластилинообразной. Основные различия состоят в способе применения материала.

Жидкая сварка представляет собой двухкомпонентный материал, так как клеющая смола на основе эпоксида и отвердитель имеют отдельную расфасовку. Перед тем как использовать холодную сварку, содержимое обеих туб соединяют. При этом не обязательно полностью смешивать компоненты, а можно взять определенное количество. При правильном хранении остатки могут длительное время сохранять свои клеящие свойства. Прочность соединения поможет усилить армирующая сетка.

Содержимое двух ёмкостей жидкой сварки тщательно смешивают до однородной массы.

На заметку!Поскольку после вскрытия тюбика состав может терять свои свойства, рекомендуется внимательно изучить инструкцию по применению холодной сварки для металла еще до того, как упаковка будет открыта.

Пластилинообразная или сухая сварка для металла фасуется в фирменную упаковку, в середине которой помещен стержень, имеющий два разноцветных слоя. Для склеивания берут необходимое количество материала, разминают его, как пластилин, а потом наносят на склеиваемые поверхности. Остатки материала следует хранить в холодном месте без доступа воздуха, иначе он утратит свои свойства.

В обоих вариантах особое значение имеет то, насколько быстро используется подготовленный состав. Время засыхания может колебаться от десяти минут до трех дней. Поэтому не стоит медлить и желательно заранее выполнить все подготовительные работы. Одно из главных условий успешного результата склеивания – это плотное прилегание средства к поверхности. Информацию о том, сколько сохнет холодная сварка конкретной марки, можно найти в инструкции.

У данного метода соединения металлов есть следующие плюсы:

высокая прочность получаемого соединения;
возможность швов выдерживать значительную нагрузку;
возможность соединить обрабатываемые предметы, даже если они находятся под действием напряжения или какой-либо жидкости;
универсальность;
быстрота проведения процедуры.

Холодной сваркой можно склеить пластик (за исключением полиэтилена), керамику, стеклянные и каменные поверхности, ковролин и линолеум.

Данную технологию применяют при проведении сантехнических работ и при ремонте автомобиля.

Минус всего один и он незначительный: соединяемые гибкие детали становятся менее эластичными в месте склеивания. К жёстким поверхностям это не относится.

Точечная. Само название говорит за себя, сварка производится не швом, а точками.
Шовная.
Стыковая. Используется для соединения тонких металлов встык.
Со сдвигом. Используют для соединения трубных конструкций, когда труба меньшего диаметра вставляется в трубу с большим диметром.
Тавровая. Этот способ соединения используется в электрических сетях высокого напряжения для сварки шпилек с выводами проводов.

По своему назначению сварочный клей делится:

для сваривания металлов;
для ремонта автотранспорта, он специально для этого разрабатывался;
универсальный вариант, с помощью которого можно склеивать металлы с другими материалами: деревом, пластиком и прочими;
для сваривания деталей, работающих в условиях высокого температурного режима, это так называемая термостойкая холодная сварка;
для специальных условий, к примеру, можно процесс проводить под водой.

Правила использования холодной сварки

Как пользоваться холодной сваркой? Метод довольно простой. Опишем его, взяв за пример ремонт бензобака.

Холодная сварка, инструкция:

Находим повреждённый участок.
Сливаем содержимое бензобака.
Зачищаем и обезжириваем место повреждения.
Готовим клеевой состав для холодной сварки.
Наносим клей на повреждённый участок и при необходимости накладываем заплату из металла. Склеиваемые части плотно прижимаем. Проводить процедуру надо довольно быстро, ведь клеящая масса застывает почти сразу.
Обработайте получившиеся швы при помощи наждачной бумаги.

Какую холодную сварку выбрать?

Из-за огромного ассортимента бывает трудно выделить очевидного лидера. Даже изучение инструкции для человека, мало разбирающегося в направления, не привнесет ясности в ситуацию. Дабы упростить вам решение вопроса, предлагаем к вниманию топ-3 лучших холодных сварок по металлу, которые вы можете найти на рынке в 2020 году.

1) Weicon VA 110

Стоимость	★★★ (3.0 из 5.0)	Общая привлекательность ★★★★★ 4.0
Прочность шва	★★★★★ (5.0 из 5.0)
Отзывы	★★★★★ (5.0 из 5.0)

Поставляется тюбиками в 60 грамм. Стоимость одного такого тюбика достигает 3 500 рублей, что делает холодную сварку одним из самых дорогих вариантов для рядового потребителя.

Из достоинств отметим сертификат экологичности + безопасности компонентов для здоровья человека NSF, высокую прочность в 20 Н на квадратный миллиметр и высокую скорость полимеризации. Минусы – 24 часа до полного застывания и необходимость в тонком нанесении слоя (до 0.02 сантиметра), что требует от человека предельной внимательности в процессе работы.

2) Weicon RK-1500

Стоимость	★★★★ (4.0 из 5.0)	Общая привлекательность ★★★★★ 4.5
Прочность шва	★★★★★ (5.0 из 5.0)
Отзывы	★★★★★ (5.0 из 5.0)

Оптимальный вариант в соотношении цена/качество. Работает как с легкими металлами, так и тяжелыми. Можно использовать для склеивания элементов стык в стык.

Клей хорошо заходит для гладких поверхностей + его нанесение возможно в двухстороннем порядке, с общей толщиной до 1 миллиметра. Из минусов – аккуратность при нанесении из-за двухкомпонентного состава, прочность в 100% только спустя сутки и высокий показатель текучести активатора. Цена на рынке от 1 200 рублей.

Практический пример применения холодной сварки с пояснением нюансов использования при разных материалах:

3) Poxipol «Холодная сварка»

Стоимость	★★★★★ (5.0 из 5.0)	Общая привлекательность ★★★★★ 4.0
Прочность шва	★★★★ (4.0 из 5.0)
Отзывы	★★★★ (4.0 из 5.0)

По цене самый доступный вариант – от 600 рублей. Сварка быстро отвердевает. Испытание на отрыв можно проводить спустя 10 минут, а для полноценного использования хватит пары часов застывания шва.

Из прочих достоинств отметим устойчивость к воздействию агрессивной среды и повышенными показателями адгезии. Минусы продукта – полимеризация спустя 24 часа после применения, не зайдет для сваривания стык в стык, и плохо себя показывает в мелких трещинах и деталями, соединяющимися внахлест.

Среди прочих вариантов, стоящих внимания, отметим Strong steel stick renewal composite, EpoximaxX и Bison Super Glue Gel. Последний относится к холодным сваркам общего назначения, а потому, при склеивании стекла, дерева, пластика и прочих бытовых материалов, он зайдет «на ура».

В любом из представленных вариантов имеется развернутая инструкция, как пользоваться холодной сваркой с описанием технологических нюансов использования именно текущей склеивающей субстанции.

Холодная сварка для металла

Между традиционным свариванием металлоконструкций и применением холодной сварки для металла нет ничего общего. Последняя представляет собой клеевую массу из отвердителя и эпоксидной смолы, смешанной с металлическим порошком.

Вещества перемешивают прямо перед нанесением на соединяемые элементы.

Клей производят в двух типах упаковок:

корпус из пластика, разделённый на две части;
два тюбика.

Техническая информация о продукции отдельных брендов

Клей-пластилин «КОНТАКТ» холодная сварка для металла. Разрабатывался непосредственно для реставрации изделий из металлов и их сплавов. Двухкомпонентная композиция, состоящая из полиэпоксидной смолы и отвердителя. Восстанавливает форму изделия, устраняет полости и герметизирует соединения. Не поддается воздействию воды, различных нефтепродуктов, растворителей. Не меняет своих качеств с течением времени. После полной полимеризации состава склеенное изделие можно подвергнуть механическому воздействию, эксплуатировать при температуре от -30°С до +160°С. Смешивается руками, компоненты подобраны в строгой дозировке. Пластилин продается уже готовый к использованию. Кроме металлов и их сплавов можно склеивать также стекло, дерево, фарфор, камень, бетон, жесткий пвх, мягкие пластики. Не будет результата в работе с полиэтиленом, полипропиленом, тефлоном.
Hi-Gear «Быстрая сталь» производства США. Пластилинообразный двухкомпонентный клей (шпатлевка), содержащий в своем составе металлический порошок. «Быстрая сталь» предназначена для работы с изделиями, изготовленными из металла, стекла, пластика, керамики, камня и дерева. Состав сварки устойчив к воздействию разной агрессивной среды и способен сохранять заявленные качества непосредственно до температуры +260°С.
«Металлопластилин алюминополимерный» (для алюминия и цветных металлов). Это металлонаполненный состав увеличенной вязкости, усиленной мелкодисперсной алюминиевой фракцией. Создана особая формула клея, которая дает отличную адгезию к известным цветным металлам. Не поддается воздействию воды, антифриза и бензина. Простота в использовании позволяет применять сварку для качественного ремонта: элементов из высоколегированной нержавеющей стали, деталей автомототранспорта (поддон картера, алюминиевые и медные радиаторы, восстановление разрозненных деталей из цветных металлов), бытовых силуминовых, изделий из латуни и меди.
«Эпокси-титан» (Россия) – особо прочное склеивание самых разных материалов в различных сочетаниях. В основном предназначен для металла, кроме этого соединяет керамику, камень, бетон. Еще пластмассы, дерево, драгоценные изделия. Эффективность в заделке трещин, отверстий в металлических трубопроводах, радиаторах, крепежах. Причем в соединениях деталей подверженных вибрации, также при деформации на изгиб, ударных нагрузках. Предел прочности при сдвиге не менее 30 МПа, это высокий показатель. При этом характеризуется регулируемой эластичностью и технологической простотой.

Высокотемпературный клеевой состав

Главное отличие холодной сварки высокотемпературной заключается в ее способности выдерживать высокие температуры до 1300°С. Данный метод используют при проведении ремонтных работ выпускных коллекторов, при необходимости починки выхлопных труб автомобилей, тепловых котлов и т. п.

Продукт можно применять не только в быту, но и в промышленности. Высокотемпературный клей не боится открытого контакта с огнём.

Достоинства подобного типа холодной сварки:

Простота использования.
Швы не подвержены коррозионным разрушениям.
После того, как клеевая масса застынет, можно провести ее обработку песком.
Устойчивость к воздействию химических веществ.
Пластичность.
Экологическая безопасность.
Ее можно назвать «мобильной», поскольку она может применяться даже в поездке.
Быстрое время застывания.

Как пользоваться холодной сваркой

Использовать холодную сварку для металлов (инструкция к клею прилагается) может любой начинающий мастер. Здесь нет сложных операций и хитрых инструментов. Все, что вам потребуется, это:

сам клей;
ацетон для зачистки поверхностей соединяемых металлов;
зажимы, струбцины (не всегда нужны);
наждачная бумага, если необходима грубая зачистка.

Технология работы с холодной сваркой

Подготовительный процесс, в который входит зачистка поверхностей двух соединяемых деталей. Их обезжиривание ацетоном. Нужно добиться, чтобы поверхность стала шероховатой, поэтому используйте крупнозернистую наждачку.
Если для соединения используется жидкий клей, то его надо смешать с отвердителем. При этом обычно выделяется температура. Если используется «пластилин», то перед нанесением его надо руками хорошо размять.
В рабочем состоянии клей держится не более трех минут, поэтому его быстро нужно нанести в зону сваривания.
После чего два металлических изделия соединяются между собой. Для создания давления можно использовать зажимы, хотя это необязательное условие.

Сколько сохнет холодная сварка? Все зависит от ее состава и производителя, но диапазон достаточно широкий: от 1 часа до 8.

Внимание! Застывает холодная сварка быстро, поэтому рекомендуется перед ее применением смочить руки водой, чтобы клеевой состав к ним не прилип.

Вот такая простая технология, которая отвечает на вопрос, как работает холодная сварка. Если строго следовать инструкции, то сварочный шов должен получиться прочным. Не стоит заниматься самодеятельностью, которая обязательно приведет к нарушению характеристики холодного соединения, для чего и прилагается инструкция.

Когда дело касается холодной сварки для чугуна, то в большинстве случаев клеевой состав не применяется. Здесь совершенно другие сварочные технологии, в которых используются электроды, но нагрев металла не производится. Технология холодной сварки чугуна на самом деле очень сложная, и ее неопытному сварщику самостоятельно не провести. Клеевой состав можно использовать для мелкого ремонта или временного решения проблемы.

Читайте также: